公司2.0l缸内汽油直喷发动机产业化项目可行性研究报告.doc
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1、汽车股份有限公司2.0L缸内汽油直喷发动机产业化项目资金申请报告工程咨询院(甲级)二00九年九月目 录一、企业基本情况及财务状况1(一)企业基本情况1(二)企业财务状况4二、项目基本情况5(一)建设背景5(二)建设内容9(三)技术、工艺101、产品技术来源及先进性122、工艺路线及技术特点16(四)总投资及资金来源21(五)项目效益测算21(六)建设条件落实情况22(七)项目进展情况22三、申请投资补助的主要原因及政策依据24四、项目招标内容25五、其他需要说明的问题27(一)环境保护27(二)消防工程30(三)职业安全卫生33(四)节约能源及合理利用能源34六、附件42一、企业基本情况及财务
2、状况(一)企业基本情况1、企业基本情况汽车股份有限公司(以下简称公司)是一家由地方国有投资公司投资创建的国有股份制企业。公司自成立以来,通过自主创新,坚持以“聚集优秀人力资本,追求世界领先技术,拥有自主知识产权,打造国际知名品牌,开拓全球汽车市场,跻身汽车列强之林”为奋斗目标,在激烈的市场竞争中,努力增强核心竞争力。经过12年的发展,公司现已具备整车、发动机及部分关键零部件的自主研发能力,目前走在我国乘用车自主品牌前列,为应对更为激烈的市场竞争和更快发展奠定了一定的基础。公司于1997年3月18日动工建设,2001年轿车正式上市,2007年8月22日,第100万辆汽车下线。2007年销售38.
3、1万辆,比2006年增长24.8%,其中出口11.98万,比2006年销量增加了132%,并实现轿车出口量连续五年居中国第一。2008年累计销售整车35.6万辆,其中出口13.5万辆,出口再创历史新高。产品销量连续八年居自主品牌第一、连续三年居全国乘用车行业前五名,产品出口连续六年保持全国乘用车行业第一名。公司现有轿车公司、发动机公司、变速箱公司、汽车工程研究总院、规划设计院、试验技术中心等生产、研发单位,具备年产整车65万辆、发动机65万台和变速箱40万套的生产能力。现已上市的产品有品牌的QQ、A1、A3、A5、旗云、瑞虎、东方之子,开瑞品牌的优雅、优翼、优派,瑞麒品牌的M1,威麟品牌的V5
4、等四大品牌十四个系列整车及与其配套的发动机、变速箱和关键零部件产品。截至2008年底,公司总资产达到271亿元。公司从国际著名的汽车公司、零部件企业及国内各大汽车企业中吸引了一大批高水平的技术人才和富有经验的管理人才,使公司这个年轻的企业拥有了成熟的技术与管理团队。公司现有员工2.5万人,其中工程技术和管理人员5000多人,引进国外汽车领域知名技术专家、高级管理学者100多人。在工程技术人员中,有3300多人(包括硕士343人,博士24人)从事产品开发,初步形成了车身、动力总成、底盘、电器等系统的专业开发队伍,具备较强的产品开发能力和引进技术消化吸收能力。为更好地吸引和留住人才,公司还创新管理
5、机制,采取技术与管理人才投资持股等多种形式,激发企业创新的活力和动力。在产品研发上,公司建立了以汽车工程研究总院为核心,以上海、北京等国内分院和东京、都灵等海外分院为支撑点,以一批控股设计公司为骨干,与关联零部件企业和供应商开展协同设计,同时兼顾与国内大专院校科研院所展开合作的产品研发体系,目前已经形成了从整车、动力总成、关键零部件设计到试验试制的比较完整的开发体系,建立了自己的标准体系和数据库。根据优势互补、利益共享的原则,汽车与全球汽车业界及关联行业、领域,采用多种方式,建立广泛的双边、多边合作关系。在世界汽车技术的最前沿成立自己的研发设计公司,是公司整合资源的重要做法。意大利是汽车造型设
6、计的圣地,公司投资成立了整车造型设计、汽车工程设计及设计咨询公司,聘用高级造型设计、工程结构设计工程师和设计项目管理专才,将国际上先进的汽车设计理念引入到汽车的新车型的设计过程中。为了提升汽车的制造工艺水平,特别是满足生产现场技术水平提升的需要,公司在日本成立研发、咨询公司,整合日本汽车开发、生产管理的资源,寻求在日本的汽车专业人材、选派人员前往公司,以促进生产现场技术水平提高。通过整合国外的资源,从而大大提升了汽车整车自主研发的能力,同时也降低了开发成本。2、企业发动机研发生产情况概述生产情况:于1997年开始建设发动机公司,现有发动机一厂和发动机二厂,已形成年产40万套发动机的能力。发动机
7、一厂于2000年1月份投入批量生产,目前主要生产“SQR480、SQR372和SQR472” 三大系列产品,单机出口美国、伊朗、印度尼西亚,并随整车出口到伊朗、印度尼西亚、埃及、叙利亚、沙特、俄罗斯等国家。发动机二厂于2005年3月份投入批量生产,是在高产能,多品种,高质量要求的基础上建立的全新现代化智能工厂。目前主要生产473、481/484以及柴油发动机三大系列产品,产品排放可达到欧标准,满足公司内部以及国内外用户的需求。研发情况:公司成立了发动机工程研究院,专门进行发动机的产品开发,下设十多个部门,涵盖了发动机开发的全过程:设计、模拟计算分析(CAE)、试验开发等;包括发动机缸体、缸盖开
8、发部、试验开发部、CAE分析部、电控系统开发部、整机技术部、前沿技术部(GDI燃烧系统)、柴油机部等;目前该院共有600多名工程设计人员,其中博士11人,硕士64人。公司早在2003年就开始了GDI发动机的研究工作,已系统研究了世界上主要汽车公司的GDI产品,积累了大量开发经验,具备了较好的开发基础;2004年公司于北京车展上推出了2.0GDI概念样机,取得了良好的反响和回应;GDI发动机的基础机型2.0TCI发动机已经完成开发工作,将于年内上市。正在建光学发动机试验设施,对缸内喷雾、气流、混合气形成、燃烧过程等进行系统研究,开发GDI燃烧系统;此外,公司还与清华大学等高校合作进行GDI燃烧系
9、统基础研究。(二)企业财务状况公司近年经营情况如下表所示: 项 目年 限销售整车(辆)其中:出口整车(辆)销售收入(万元)净利润(万元)负债率2006年3052365163814465283959783%2007年380817121319193015910138578%2008年35609313501318475684649876%2009年1-6月2112241498410626643216973%表1 公司近年经营情况表企业资产负债率较高的主要原因是:(1)研发投入大:公司正在开发系列轿车及各种变型车20多款,同步开发多款发动机和变速箱产品,近三年已投入研发资金32.6亿元;(2)长期借款
10、多:为了满足公司未来三年的产品生产需要,近年投资项目多,导致长期借款额增大。二、项目基本情况(一)建设背景1、节能减排的要求现代的运输业对石油的依赖性非常高,全世界70%的石油用于交通运输。根据目前世界能源资源信息,世界石油可采资源量3113亿吨,分布很不均匀,中东石油资源最为丰富。石油资源相对于天然气、煤炭等能源而言,是一种短缺资源。我国石油可采资源量为141亿吨左右,仅占世界4.5%左右。我国1993年开始成为净石油进口国,作为石油工业消耗大户的汽车工业消耗我国石油工业产品的60%左右。我国对于石油能源的进口的依赖逐年加大。2008年,我国进口原油1.7888亿吨,原油消费对外依存度达47
11、.9%,比07年提高1.3个百分点;而石油消费对外依存度达49.8%,比07年提高1.4个百分点。石油供应安全面临严峻挑战。随着全球石油资源的日益消耗、全球油价的持续攀升及我国的能源战略安全问题的显露,对汽车节油提出了更高的要求。20世纪60年代末,美国汽车排放物占到大气总污染的60%。从此人们开始认识到内燃机排放是城市大气污染的重要根源之一。于是早在1968年美国政府就制定了历史上第一个对大气污染制约的法案,以后欧、美等发达国家相继通过排放法规实施,逐步形成世界上两大法规体系。我国是发展中国家,汽车工业发展比较迟缓。随着全球对环保的日益重视,我国汽车工业经过若干年实践,确定以欧洲汽车法规体系
12、为蓝本。我国环保、汽车、交通部门联合发布的汽车排放控制技术政策中已明确规定2000年采用欧I排放法规,2004年采用欧II,2008年采用欧III(北京、上海等重要城市2006年实施欧III标准),2010年争取与国际接轨,这便意味着国外用了30年走过的历程,我们要在10年内完成。我国已经实施和将要实施的排放法规限值见下图:图1 我国已经实施和将来要实施的排放法规限值情况面对石油资源日益枯竭的现实以及排放法规日益苛刻的要求,能源和环境问题已经成为制约我国汽车工业发展的最大问题,能源和环境的可持续发展是汽车发动机面临的根本问题。发展我国汽车工业必须走科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少
13、的可持续发展道路。综上所述,面对能源的危机和满足日益严格甚至苛刻的排放法规,发动机的技术发展必须以节能、低污染作为设计目标;汽油机GDI技术的实现既可以减少燃油消耗(减少10%-20%左右),又可以减少有害气体排放。2、 企业参与竞争迫切性的要求我国汽车产业发展虽然迅猛,生产规模和市场规模越来越大,但长期以来,中国汽车产业自主创新能力缺乏,缺乏核心竞争能力的现状一直没有改善。国内自主品牌汽车企业的生存压力越来越大,但汽车工业在国民经济中的作用越来越重要,我国将很快成为汽车大国。据预测,到2010年我国汽车保有量将达到5000-6000万辆,汽车生产能力将超过年产1200万辆,产销量将达到100
14、0万辆。汽车产业将成为国民经济中最重要的产业之一,因此民族汽车产业必须发展壮大。汽车市场竞争实质上是现代科技的较量,是技术创新的竞争。目前世界各大汽车公司已把主攻方向从实施精益生产、提高规模效益转向以高性能、低排放、低油耗等高新技术对汽车工业进行提升。围绕安全、环保、节能等重点领域,采用新能源、新材料、新工艺开发研制新车型,占领技术制高点。以美国政府发起的“新一代汽车伙伴计划”(PNGV)为代表,用高新技术提升汽车产业已全面展开,并取得了重大突破。世界汽车产业发展历史表明,要发展壮大汽车产业,必须具有关键部件的前沿技术。发动机是汽车的“心脏”,是评价整车产品性能和企业技术开发能力的关键指标。世
15、界各大汽车公司、研究机构非常关注发动机燃烧系统的研究,不断推出新的理念,提高燃烧效率,减少燃油消耗和排放。随着世界汽车工业快速发展及我国加入世界汽车行业的竞争,是否拥有自主知识产权的、代表世界先进技术的产品已成为今后立足的根本,因此开发代表未来汽油发动机发展方向的GDI发动机技术的重要性就不言而喻了。3、日益增长的市场需求随着消费观念的成熟和市场环境的变化,影响消费者决策的因素越来越向产品经济性方面转移,燃油耗及动力性成为市场关注的焦点。从国内外的研究情况看,均质充量型缸内直喷汽油机与同排量汽油机相比,燃油经济性提高10%左右,结合增压后,燃油经济性与同功率汽油机相比可改善15%-25%,对于
16、消费者而言,GDI的经济性无疑是最吸引他们的亮点之一。以2.0L排量的缸内直喷汽油机为例,其动力输出完全足够应用于装备3.0L以上自然吸气发动机的车型,而整车油耗大为下降。另外,缸内直喷汽油机的低端扭矩大,响应快,整车动力性相应提高。因此,发展缸内直喷发动机是未来一段时间内最好的选择,有着广阔的市场前景,装备缸内直喷汽油机的汽车也将以其动力强劲、经济性好、排放低等众多特性赢得消费者的青睐。(二)建设内容1、主要建设内容在公司发动机二厂现有厂房内,新建缸盖生产线和装配线各一条,增加加工中心、清洗机、试漏机、压装机等设备,形成年产10万台GDI发动机的生产能力。缸体框架、凸轮轴、曲轴及连杆生产线通
17、过增加设备、工装等,与现有产品柔性共线生产。2、建设规模:年产10万台2.0L缸内汽油直喷发动机。3、建设期:33个月。进度计划如下:表2 项目计划进度表日期项目1123423412341234前期工作产品开发工艺设计设备购置安装调试验收投产(三)技术、工艺缸内汽油直喷(GDI:Gasoline Direct Injection)发动机(以下简称:GDI),是直接在气缸里面喷射汽油的技术。汽油机采用燃油电子控制喷射(EFI,Electrical Fuel Injection)加三元催化器(TWC,Three Way Catalyst)已成为降低排放的主流技术,传统的汽油机压缩比低,泵气损失大,
18、因此其燃油经济性低。GDI汽油机兼有柴油机热效率高和汽油机升功率大的特点,与传统进气道喷射(PFI,Port Fuel Injection)相比,GDI汽油机具有冷启动碳氢排放低、充气效率高、燃油经济性好、瞬时反应快、起动快、空燃比控制更精确等优势,是未来发动机技术的发展方向。本项目产品采用了缸内直喷、可变气门正时及增压中冷等先进技术,产品升功率:75KW/L;升扭矩:160Nm/L;比油耗:355g/kwh。产品排放满足国四标准,正在开发满足欧五标准的GDI发动机。各项技术及经济指标如下:(1) 结构参数 气缸数及布置型式:直列4缸 压缩比:10 气阀数:16 缸径x冲程:83.5x90mm
19、 缸心距:93mm连杆长度:144mm(2) 重量、外形尺寸 重量:155kg 外形尺寸(长x宽x高):638x634x670mm(3) 性能参数 额定功率:150kW5500rpm 最大扭矩:320Nm1800rpm 低端扭矩:249Nm1500rpm 全负荷最低比油耗:290g/kW.h 排放:国IV(4) 噪声 额定功率点1米声压级小于96dB(A) 最大扭矩点1米声压级小于76dB(A)1、产品技术来源及先进性(1)产品技术来源本项目产品为公司自主开发,拥有完全自主知识产权。燃油系统:由公司自主开发,GDI发动机燃油系统如图2所示,包括低压系统和高压系统两部分。低压系统燃油压力约为6b
20、ar,油泵单元集成了燃油泵、压力调节器和油滤。高压系统的高压油泵最大可建立起120bar的燃油压力,燃油在油泵作用下,通过进油管到油轨和喷油器,未喷燃油则沿回油管流回油箱。燃油系统不正常工作时,油轨上的泄压阀打开,燃油经泄油管流回油箱。图2燃油系统结构示意图图3高压油轨和高压油泵高压油轨的作用是在一定压力下储存燃油,然后通过喷油器分配到各个气缸。油轨为铜焊钢管,通过四个支架固定到缸盖,高压进油管接头、泄油管接头、油压传感器、泄压阀集成在油轨上,如图3所示。油压传感器监测油轨中燃油压力;泄压阀使用卡环固定在油轨上,防止异常情况下油压过高而可能产生的损坏,使油压一直保持在120bar以下。高压油泵
21、安装在缸盖上,由进气凸轮轴驱动。相对于全负荷最大喷油量,该泵能提供足够的泵油量。高压喷油器是GDI汽油机燃油系统的关键部件,GDI汽油机采用如图4所示喷油器,并且在透明发动机上研究了其喷雾特性对喷雾形状、喷油正时、混合气形成、机油稀释等的影响,确定了GDI燃油系统设计方案。 图4喷油器MH TypeSwirl TypeMH_2 TypeMH_1 Type图5单缸透明燃烧室发动机及缸内喷雾高速摄影 图6燃油稀释试验结果电控系统及控制策略:与Bosch 公司联合开发,采用国际上最先进的高压直喷油泵、喷油器及高压油轨等,可建立起最大120bar的系统燃油压力,通过调整喷油器喷雾特性、合理组织喷油正时
22、和进气流动,在缸内形成均匀的化学计量比混合气,有助于促进燃烧,降低燃油消耗及有害排放。(2)产品的先进性本项目产品采用了以下先进技术:缸内汽油直接喷射(GDI):发动机直接在气缸里面喷射汽油,通过对喷油时刻及喷油脉宽的精确控制,从而精确控制喷油量;同时150bar的喷射压力使得燃油雾化好,可与空气均匀混合,促进燃油混合气完全燃烧。废气涡轮增压及中冷系统(TCI):通过增压,在不增加排量的基础上,可以大幅度提高发动机的功率和扭矩。增压发动机输出的最大功率与未装增压器的相比,可增加大约40%甚至更多。同时由于增压发动机燃烧的改善,提高了燃油经济性,同时减少了有害物的排放。可变气门正时(VVT):采
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